智能電網(wǎng)下的變電站智能化

隨著國內(nèi)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的發(fā)展、特高壓項(xiàng)目的不斷批復(fù)與建設(shè)、多種電源形式不斷接入，變電站如同電網(wǎng)的“靈魂”，時刻控制著電網(wǎng)的起伏變化。然而面對這一“靈魂性”的角色，電網(wǎng)調(diào)度未來將何去何從？為此筆專訪了全國電力系統(tǒng)管理及其信息交換標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會變電工作組副組長陸天健。

“國內(nèi)電網(wǎng)電壓等級越來越高，新能源不斷接入，這些都為電網(wǎng)安全帶來了許多技術(shù)問題，比如低電壓穿越、高電壓穿越等都對變電站調(diào)度提出了更高的要求。”他首先強(qiáng)調(diào)說。

以風(fēng)電為例，根據(jù)國家能源局公布的數(shù)據(jù)，過去5年里，中國風(fēng)電裝機(jī)已由500萬kW迅速增加至6300萬kW，使我國成為世界第一風(fēng)電大國，但新挑戰(zhàn)亦隨之而來，變電站如何才能滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行的需要？

在陸天健看來，眼下變電站信息的全面性、準(zhǔn)確性和快速性等建設(shè)必須提上議程。

變電站智能化已無懸念

“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”理念下變電站建設(shè)究竟有何不同？

陸天健介紹說，目前新一代智能電網(wǎng)調(diào)度中心支撐系統(tǒng)，將傳統(tǒng)調(diào)度中心11套應(yīng)用系統(tǒng)安全集成為四大類應(yīng)用放置在不同區(qū)域，分別為實(shí)時監(jiān)控預(yù)警、調(diào)度計劃、安全校核和調(diào)度管理。

他通俗易懂地解釋說：“如某地電網(wǎng)發(fā)生一個事件，就要使事件過程的數(shù)據(jù)、圖像和一次設(shè)備的狀態(tài)調(diào)到調(diào)度的口徑上進(jìn)行顯示和反應(yīng)，但有些是因?yàn)榈蛪翰僮骰蛟O(shè)備引起的故障，因此很難快速地了解該事件的原始過程，此時就需要建立新的信息傳輸途徑，來全面、準(zhǔn)確、快速地匯聚這些信息。”

人們注意到，其實(shí)早在2009年，國家電網(wǎng)公司在提出建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的發(fā)展目標(biāo)時，便提出了針對調(diào)度和變電站側(cè)的戰(zhàn)略目標(biāo)，此后的兩年時間，國家電網(wǎng)公司先后建成、改造了變電站總計74座。

2010年1月4日，我國首座利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)的智能變電站——220kV西涇智能變電站在江蘇無錫投運(yùn)。2012年11月底，青海電網(wǎng)的調(diào)度自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了110kV變電站100%集中監(jiān)控覆蓋，35kV變電站覆蓋率達(dá)95%。2013年4月16日，黑龍江省首座智能變電站220kV北興變電站開始爭創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程……

放眼望去，智能變電站已在全國“開疆拓土”。

與此同時，筆者將國家電網(wǎng)公司2012年共計6次的設(shè)備招標(biāo)信息進(jìn)行了統(tǒng)計，其中常規(guī)變電站監(jiān)控共計招標(biāo)701套，同比下降1.54%，而智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)招標(biāo)1049套，同比增長高達(dá)267%；常規(guī)站保護(hù)共招標(biāo)1.06萬套，同比增長9.84%，智能站保護(hù)共招標(biāo)1.56萬套，同比增長高達(dá)460%，智能化設(shè)備增幅驚人。而剛剛結(jié)束的國家電網(wǎng)公司2013年第二次招標(biāo)更能顯示問題，保護(hù)類設(shè)備招標(biāo)數(shù)量為5414套，相比2012年的4038套上升34.1%，其中智能變電站保護(hù)類設(shè)備占比高達(dá)一半；變電站監(jiān)控系統(tǒng)招標(biāo)數(shù)量為576套，相比2012年的337套，增長70.9%，智能變電站類設(shè)備占比高達(dá)58.9%(如圖1、圖2所示)。

綜合分析不難看出，智能產(chǎn)品需求持續(xù)旺盛，變電站智能化替代傳統(tǒng)已成為趨勢。

根據(jù)國家電網(wǎng)公司的規(guī)劃，未來我國智能變電站將迎來爆發(fā)式增長：第一階段新建智能變電站46座，在運(yùn)變電站智能化改造28座；第二階段新建智能變電站8000座，在運(yùn)變電站智能化改造50座，特高壓交流變電站改造48座；第三階段新建智能變電站7700座，在運(yùn)變電站智能化改造44座，特高壓交流變電站改造60座。

就此，對于智能變電站的建設(shè)目標(biāo)，陸天健分析認(rèn)為，未來要通過應(yīng)用功能運(yùn)行監(jiān)視、就地以及遠(yuǎn)方操作和控制、數(shù)據(jù)控制、信息綜合分析、自動報警和遠(yuǎn)程瀏覽功能等手段提高信息的全面性與準(zhǔn)確性；提高系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行的安全性、可靠性、可維護(hù)的便捷性；要積極支撐遠(yuǎn)方調(diào)控中心實(shí)時監(jiān)視和調(diào)度控制；同時更要用集成優(yōu)化思想，對相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行整合，減少設(shè)備或系統(tǒng)配置的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)功能的集成、信息融合。

智能變電站的“核心議題”

“電網(wǎng)建設(shè)速度越來越快，變電站調(diào)度管轄范圍不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)安全運(yùn)行的責(zé)任越來越大，這些都需要調(diào)度支撐系統(tǒng)提供及時、準(zhǔn)確、全面的電網(wǎng)運(yùn)行和運(yùn)行狀態(tài)的信息，以便調(diào)度人員可以及時處理電網(wǎng)異常和故障。”在采訪中，陸天健對智能變電站的重要性反復(fù)強(qiáng)調(diào)。

在他看來，要通過數(shù)據(jù)建設(shè)和校核、遠(yuǎn)程瀏覽、智能報警等方面實(shí)現(xiàn)變電站的一體化監(jiān)控功能。

“就拿數(shù)據(jù)建設(shè)和校核為例，一方面，通過數(shù)據(jù)建設(shè)，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性，并過濾掉不良信息，把最終結(jié)果發(fā)送到調(diào)度端。另一方面，目前業(yè)界對系統(tǒng)如何進(jìn)行數(shù)據(jù)辨識存在著矛盾的觀點(diǎn)，有觀點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)時性，有觀點(diǎn)則強(qiáng)調(diào)可靠性。前者強(qiáng)調(diào)調(diào)度體系數(shù)據(jù)‘直采直送’，反應(yīng)實(shí)時性，后者則需要數(shù)據(jù)校核，這兩者之間有一個處理過程，最后反應(yīng)到調(diào)度臺上是怎么樣的數(shù)據(jù)？這些都要不斷地建設(shè)。”他舉例說。

陸天健進(jìn)一步指出，當(dāng)前還需要實(shí)現(xiàn)變電站一、二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的綜合分析和智能報警，提高調(diào)度運(yùn)行人員處理故障的及時性。

一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息由一次設(shè)備處理完匯總后轉(zhuǎn)送后臺，若想看完整信息也可以實(shí)現(xiàn)。二次設(shè)備運(yùn)行信息直接發(fā)送到變電站監(jiān)控系統(tǒng)。通過狀態(tài)信息和采樣信息進(jìn)行分析處理，把相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，產(chǎn)生智能報警。如發(fā)生一個事件，可能僅向調(diào)度輸送了一條報警信息，但是這條報警信息卻包含了非常多的數(shù)據(jù)和實(shí)時信息。

對于智能變電站建設(shè)的下一步工作，他認(rèn)為需要在“信息采集的全面性、準(zhǔn)確性”上做文章。“當(dāng)前需要完善電網(wǎng)實(shí)時